纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种纳米Ag‑TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，包括以下步骤：将硅烷偶联剂溶解于乙醇溶液中获得乙醇溶解液；按重量分数计，将载银量为1～2％的纳米TiO2固体与乙醇溶解液按照5:1‑2的比例溶于一定量无水乙醇中搅拌反应2～4h，并保持无水乙醇的温度为60～80℃，反应结束后离心获得沉淀物；将得到的沉淀物用无水乙醇超声分散后干燥至恒重，得到纳米Ag‑TiO2木材防霉抗菌剂。该方法简单，易于实现大规模生产，经本发明专利技术提供的制备方法获得的纳米Ag‑TiO2木材防霉抗菌剂，具有环境友好、高效、缓释、广谱的木材防霉抗菌性能，且具有无毒无害、抗流失性强、杀菌率高并对多种霉菌均有防霉效果。

Nano Ag-TiO2 wood mould inhibitor and its preparation and Application

The invention discloses a preparation method of a nano Ag TiO2 wood antifungal agent, which comprises the following steps: dissolving the silane coupling agent in an ethanol solution to obtain an ethanol solution; according to the weight fraction, the nano TiO2 solid and the ethanol solution containing 1 ~ 2% of the silver are dissolved in a certain amount of anhydrous ethanol in proportion to the 5:1 2. The reaction was 2 ~ 4h, and the temperature of anhydrous ethanol was kept at 60~80 C. The precipitate was obtained by centrifugation after the reaction. The precipitated sediment was dried to the constant weight by ultrasonic dispersion of anhydrous ethanol, and the nano Ag TiO2 wood antiseptic agent was obtained. The method is simple and easy to realize large-scale production. The nano Ag TiO2 wood anti mildew resistant and antibacterial agent obtained by the preparation method provided by the invention has environmental friendly, efficient, sustained release and broad-spectrum wood mildew proof and antibacterial properties, and has no innocuous, harmless, high loss resistance, high bactericidal rate and mildew proof effect on various moulds.

【技术实现步骤摘要】
纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂及其制备方法和应用
本专利技术涉及木材的防霉
特别是涉及制备一种环境友好、高效、缓释、广谱的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂及其制备方法和应用。
技术介绍
木材是当今世界四大建材中历史最悠久的材料，具有纹理美观、强重比高、易机械加工、可自然降解等特点，被广泛应用于家具、地板、建筑装修等行业。木材作为一种可再生的天然生物材料，具有明显的生物学特性，在自然条件下会产生发霉、变色、腐烂、强度降低等现象，特别是在高温高湿的环境下，木材易受黑曲霉、绿色木霉、桔青霉、可可球二孢菌等霉菌的影响极易发生霉变。在适宜的条件下，霉菌能在木材上迅速生长，形成大量致密的霉斑难以清除，会引起木材变色反应，甚至导致木材软腐。因此，木材防霉抗菌处理对于节约木材资源、提高产品附加值和保护木材及其制品的使用性能等均具有重要意义。防霉抗菌剂的制备是木材保护领域的关键科学技术问题，也是木材科学研究和加工人员关心的热点问题。纳米TiO2作为一种新型防霉剂以其化学性质稳定、催化活性高、成本低、环境友好等特点，近年来成为木材防霉抗菌剂的研究热点之一。TiO2作为一种N型半导体催化剂，在紫外光的照射下，产生电子—空穴对，与表面的O2和H2O形成活性羟基和超氧离子，可以与细菌或真菌的细胞壁、细胞膜或细胞内的组成成分发生生化反应，起到灭菌和抑菌的效应。同时，还能分解细菌产生的内毒素，并将细菌残体及细菌赖以生存的有机营养基质彻底矿化，实现自清洁。然而纳米TiO2在紫外光下抗菌效果显著，而在自然光、弱光和黑暗条件抗菌效果不佳，限制了其使用范围。在TiO2表面负载纳米Ag可以解决这一问题，一方面纳米Ag作为浅势阱捕获光生电子，延长光生载流子寿命，提高TiO2光催化活性，另一方面，纳米Ag本身具有很好的抗菌性能，与纳米TiO2具有协同作用，从而具有提高抗细菌能力等光催化活性的潜力。中国专利《CN104855418复合型木材防霉剂及其制备方法》提供了一种复合型木材防霉剂，其中含有一定剂量的纳米二氧化钛，但制备工艺较为复杂。中国专利《CN104786318一种木材防霉改性处理剂》提供了一种含有二氧化硅粒子、硅丙乳液、5-氨基乙酞丙酸等的木材防霉改性处理剂，这些制剂表现出了一定的防霉效果，但对抗流失性能没有进行进一步的验证。随着环保及成本要求的不断提高，包括上述制剂在内的木材防霉抗菌剂暴露出一些问题存在不足，主要表现为:1、环保方面不足，特别是对后期抗流失性能缺乏研究；2、药剂的配方复杂，且制造工艺繁琐，成本高。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是解决至少上述问题，并提供至少后面将说明的优点。本专利技术还有一个目的是提供一种纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，该制备方法简单，可实现大规模生产；本专利技术还有一个目的是提供一种纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂，其具有高性能的防霉抗菌和可持续的抗流失性能；本专利技术还有一个目的是提供一种纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的使用方法，将专利技术提供的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂配合本专利技术提供的使用方法对木材进行浸渍处理，可以赋予木材防腐、杀菌、自清洁和自降解有机物等能力。为了实现根据本专利技术的这些目的和其它优点，提供了一种纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将硅烷偶联剂溶解于乙醇溶液中获得乙醇溶解液，其中，硅烷偶联剂的质量百分含量为15～20％；步骤二、按重量分数计，将载银量为1～2％的纳米TiO2固体与乙醇溶解液按照5:1-2的比例溶于一定量无水乙醇中搅拌一定时间获得混合液，之后将混合液静置反应2～4h，并保持混合液的反应温度为60～80℃，反应结束后离心分离出沉淀物；以及步骤三、将步骤二中得到的所述沉淀物用无水乙醇超声分散洗涤后干燥至恒重，得到纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂。优选的是，其中，所述步骤一中，乙醇溶解液的具体制备方法为：按重量份数计，将硅烷偶联剂、去离子水和无水乙醇按照15～20：6～10：70～75的比例混合均匀，静置反应30～60min制得乙醇溶解液。优选的是，其中，按重量份数计，将硅烷偶联剂、去离子水和无水乙醇按照20:8:72的比例混合均匀，静置反应30～40min制得乙醇溶解液。优选的是，其中，所述步骤二中，反应结束后将混合液在5000r/min的条件下离心10min。优选的是，其中，所步骤二中，按重量分数计，将载银量为1～2％的纳米TiO2固体与乙醇溶解液按照5:2的比例溶于100份无水乙醇中磁力搅拌10min获得混合液，之后静置混合液反应2h，并保持混合液的温度为60℃。优选的是，其中，所步骤二中、按重量分数计，将载银量为1～2％的纳米TiO2固体与乙醇溶解液按照5:1的比例溶于100份无水乙醇中磁力搅拌10min获得混合液，之后静置混合液反应2h，并保持混合液的温度为80℃。优选的是，其中，所步骤二中、按重量分数计，将载银量为1～2％的纳米TiO2固体与乙醇溶解液按照5:1的比例溶于100份无水乙醇中搅拌反应2h。优选的是，其中，所述步骤三中，将步骤二中得到经硅烷偶联剂表面改性的纳米Ag-TiO2用无水乙醇超声分散、离心分离洗涤3～5次，80℃干燥至恒重，得到防霉抗菌剂，其中，每次离心分离15min，离心分离转速为2000r/min。应用所述的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法制得的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂。所述的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂在木材防霉抗菌中的应用。一种所述的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂溶于无水乙醇中制得溶解液，其中，纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的质量百分含量为5～10％；以及步骤二，将木材依次在步骤一的溶解液中浸渍两次，第一次浸渍：在真空度为-0.02MPa的条件下浸渍10～30min；第二次浸渍：常温常压下浸渍0.5～1h。TiO2光催化杀菌的优势在于光氧化过程中产生羟基自由基,其氧化势能可以杀死绝大多数的微生物,且能使大部分有机污染物被矿化。但是它只能吸收激发波长为385nm(紫外波长)以下的光进行反应。所以二氧化钛的光谱使用范围限制了其在环境治理上的应用。为了扩展其光源范围,提高光催化杀菌活性，可以通过表面沉积贵金属来进行改性。纳米银本身是一种效果极好的防霉抗菌材料，纳米银掺杂在纳米二氧化钛中，可以防止电子-空穴对的复合，促进电子-空穴对的有效分离，从而使二氧化钛抗菌性能更加稳定。同时银本身具有优异杀菌性能，银离子的加入能催化并协同提高二氧化钛的抗菌功效，因此，本专利技术将二者有机结合，会使二氧化钛的抗菌性能得到极大的提高。本专利技术至少包括以下有益效果：良好的杀菌效果好：由于纳米Ti02、纳米银具有无毒、稳定性高且具有较高的光催化降解有机物能力，可以赋予木材防腐、杀菌、自清洁和自降解有机物等能力；高度的环保性能：纳米Ti02和纳米银由于本身达到纳米级，抗菌原理依据自身的光催化效应和小尺寸效应，对环境和人畜均没有危害，因此，是一种环境友好型防霉抗菌剂；有效控制成本：在本防霉抗菌剂中，价格较高的纳米银只占到1％～2％，有效控制了成本。本专利技术的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纳米Ag‑TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将硅烷偶联剂溶解于乙醇溶液中获得乙醇溶解液，其中，硅烷偶联剂的质量百分含量为15～20％；步骤二、按重量分数计，将载银量为1～2％的纳米TiO2固体与乙醇溶解液按照5:1‑2的比例溶于一定量无水乙醇中搅拌一定时间获得混合液，之后将混合液静置反应2～4h，并保持混合液的反应温度为60～80℃，反应结束后离心分离出沉淀物；以及步骤三、将步骤二中得到的所述沉淀物用无水乙醇超声分散洗涤后干燥至恒重，得到纳米Ag‑TiO2木材防霉抗菌剂。

【技术特征摘要】
1.一种纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将硅烷偶联剂溶解于乙醇溶液中获得乙醇溶解液，其中，硅烷偶联剂的质量百分含量为15～20％；步骤二、按重量分数计，将载银量为1～2％的纳米TiO2固体与乙醇溶解液按照5:1-2的比例溶于一定量无水乙醇中搅拌一定时间获得混合液，之后将混合液静置反应2～4h，并保持混合液的反应温度为60～80℃，反应结束后离心分离出沉淀物；以及步骤三、将步骤二中得到的所述沉淀物用无水乙醇超声分散洗涤后干燥至恒重，得到纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂。2.如权利要求1所述的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，乙醇溶解液的具体制备方法为：按重量份数计，将硅烷偶联剂、去离子水和无水乙醇按照15～20：6～10：70～75的比例混合均匀，静置反应30～60min制得乙醇溶解液。3.如权利要求2所述的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，其特征在于，按重量份数计，将硅烷偶联剂、去离子水和无水乙醇按照20:8:72的比例混合均匀，静置反应30～40min制得乙醇溶解液。4.如权利要求1所述的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，其特征在于，所示步骤二中，反应结束后将混合液在5000r/min的条件下离心10min。5.如权利要求1所述的纳米Ag-TiO2木材防霉抗菌剂的制备方法，其特征在于，所步骤二中、按重量分数计，将载银量为1～2％的纳米TiO2固体与乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘毅，郭洪武，琳琳，庞瑶，杨颖旎，吴静，
申请(专利权)人：北京林业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11